E Les neutrinos : e e des particules "élémentaires " ? Lionel Chaussard Université Claude Bernard Institut de Physique Nucléaire de Lyon.

e

Les neutrinos :Les neutrinos :

ee

des particules "élémentaires " ?des particules "élémentaires " ?

Lionel ChaussardUniversité Claude Bernard

Institut de Physique Nucléaire de Lyon

e

Un monde sans neutrino

L'apparition des neutrinos

Un monde plein de neutrinos

Sacréprogramme !

Conclusion : Big Bang et Apocalypse ...Conclusion : Big Bang et Apocalypse ...

Les neutrinos :Les neutrinos :

des particules "élémentaires " ?des particules "élémentaires " ?

La disparition des neutrinos

Un monde sans neutrino,un monde presque parfait ...

" Fiat Lux "( Dieu, lorsqu'Il créa le photon )

" Three quarks for muster Mark, hinder the sky. Seven for the toff lords, eating hills of scone. "

( James Joyce, dans Finnegans Wake )

" atome : (a : privatif ; racine grecque : couper)

objet insécable, qu'on ne peut couper, casser. "( Edmond Wells, Encyclopédie

du savoir relatif et absolu )

" Guy Lux "( TF1, en créant InterVilles… )

La mécanique...

… "simple" histoire de masse(et de gravitons)

… céleste ...

… des ressorts, pendules et autres gyroscopes...

… relativiste ...

La mécaniquedu yoyo ...

La chimie ...

L'électricité ...

La lumière …

… "simple" histoire de charge électrique

(et de photons)

La physiqueatomique ...

La physique nucléaire et des particules ...

… "simple" histoirede couleur des quarks

(et des gluons)

… avec les centrales et autres applications civiles ...

… les bombes etautres missiles ...

Au secours !

Un monde presque parfait :

u c td s b

6 quarks, en trois familles ...(m non nulle, charge non nulle, spin 1/2)

… 3 leptons chargés ...(m non nulle, charge -1, spin 1/2)

e- - -

… des bosons pour véhiculer l'information :

graviton, photon, gluons

… leurs antiparticules ( u, e+, …) ...Le Coccillon,c'est du béton !

L'apparition des neutrinos :

" Who ordered that ? "( Rabbi )

" J'ai fait une chose horrible :J'ai postulé une particule

qu'on ne peut pas détecter ! "( Pauli )

" neutrino : petit neutre ...."( Edmond Wells, Encyclopédie

du savoir relatif et absolu )

Attention,ça va être magique !

Le problème de la désintégration

p

n p + e- ?Le spectre de l'électron est continu.

L'énergie, l'impulsion et le spinne seraient pas conservés ?????

e-

Henri Becquerel(1896)

Pierre etMarie Curie(1902)

James Chadwick(1914)

Rutherford(1899)

Gai Luron(1975)

La solution miracle de Pauli :

Wolfgan Pauli invente le neutrino

en 1930.

p

e-

n p + e- + ""

… un objet de masse très faible(voire nulle)de charge électrique nullede spin 1/2.

Heu… C'est un peu

facile, non ?

Enrico Fermipose les bases de la théorieen 1934.

L'apparition de nouveaux bosons :

u

dd

u

ud

W-e-

e

{n }p

F. Reines et et C. Cowandétectent le neutrino électroniqueen 1956.

Gai Luronpique un p'tit

roupillon en 1980

Une interaction vraiment faible :

interaction des neutrinos avec la matière(Asimov : une particule fantôme , le neutrino)

Durée de vie du neutron :12.8 minutes

Temps de réaction 12.8 minutesParcours du ν : 2.3 1013 cm

(distance Terre-Mars)Taille du proton : 10-8 atome H

Il faut 23 000 000 000 000 000 km d’eau pour absorber un ν

~ 1000 années lumière

n p e- νe νe p e+ n

23 millions de milliards

de kilomètres...

Des détecteurs de dizaines de milliers de tonnes :

SuperKamiokande ( le plus beau ! )

Hé ! J'saispas nager !

Des détecteurs de dizaines de milliers de tonnes :

2400m

300 m300 mactifs

câble optiquesous-marin~ 40km

boîtier de jonction

câbles de lecturecâbles de lecture

Stationde surface

ancre

électroniqueélectronique

~ 60 m~ 60 m

hydrophone

module optique

~100 m

flotteur

Antares ...

… ( le plus fou ? )

Hé, Ho !!Vous avez

penséaux petitspoissons ?

Un monde (presque ?) parfait :

Quarksb

TROIS “FAMILLES”

Leptons -

-

e

e-

sc

du t

QUATRE “INTERACTIONS”

- gravitationelle : G- électromagnétique : - forte : g- faible : W+ , W- , Z°

Moi, j'suis en interaction

ultra-faible ...

Un monde plein de neutrinos :

" La physique du neutrino est principalement l'art d’apprendre beaucoup de choses

en regardant rien " (H. Harari)

On aura tout vu dans cette conf'!

neutrino(vue de face)

neutrino(vue de côté)

(photos extraites de l'Encyclopédiedu savoir relatif et absolu, Edmond Wells)

Un monde plein de neutrinos :

Les neutrinos solaires :

- e

- sur Terre, environ 40 milliards / cm2 / sec - queqlues Mega-eV

Les neutrinos du Big-Bang :

- les trois sortes de neutrinos- environ 330 / cm3

(soit un milliard de fois plus que de protons)

- environ 0,0004 eV

Les neutrinosde la radiactovitéterrestre

Les neutrinosdes centralesnucléaires

- eLes neutrinos

atmosphériques- e et

… quand tudescendras du ciel ...

Un monde plein de neutrinos :

Chaque seconde, nous recevons :

- 400 000 milliards de neutrinos solaires- environ 50 milliards de neutrinos de la radioactivité naturelle- entre 10 et 100 milliards de neutrinos des centrales

Chaque jour, notre corps émet 340 millions de neutrinos(20 mg de potassium 40)

Tout ça ???

Un monde plein de neutrinos :

Si on reçoit un neutrino d'environ 30 Giga-eV, cela correspond à environ 0,03 Joulessoit le dixième d'un éternuement...

Un neutrino ?Où donc ?

neutrinos du Soleil : quelques Mev (1 GeV = 1000 MeV)

neutrinos du Big-Bang : 0.0004 eV(un éternuement est un million de milliards fois plus puissant)

Ah oui…Ici...

La disparition des neutrinos :

"La naissance est apparente, sa disparition est apparente l'hétérogénéité de sa durée

est apparente." ( Anguttara Nikaya

Le Livre des Discours Graduels )

C'est beau,on dirait presque

un poème

" Anguttara Nikaya : quatrième division du Sutta Pitaka,elle-même seconde division du Tipitaka,

ensemble de textes qui fondent la doctrine de l'Ecole Boudhiste Theravada. "

( Edmond Wells, Encyclopédie du savoir relatif et absolu )

Le problème de la charge électrique :

Les neutrinos sont les seulesparticules de matière neutres.

?Ettore

Majorana( OUI ! ) Paul

Dirac( NON ! )

… la clef du combat matière - antimatière ?

Pile, oui,

face, non ...

Le problème de l'hélicité :

Les neutrinos seraient les seulesparticules de matière à êtretoujours " gauchères " ? Lee et Yang

Mme Wu

… ils ne se reflètent pasdans les miroirs ...

Que les gaucherslèvent le

bras ( droit ) !

Le problème de la masse :

Les neutrinos seraient les seulesparticules de matière à avoir

une masse nulle ?

eOh bin

ça s'complique !Moi j'vais m'coucher.

… et si leur masse était non nulle ?

La disparition des neutrinos :

Rayons cosmiquesisotropes

On " perd " 50% des e solaires,et aussi les atmosphériques !

détecteur

neutrinos venantd'en-dessous

neutrinos venantd'au-dessus

ce qu'on devrait voir

ce qu'on voit

Il en manque !

C'était une blague,j'reviens...

L'oscillation des neutrinos :

Un se transforme en

puis redevient , puis , …avec parfois une pincée de e !

Bruno Pontecorvo(1957)

mélange de et de

Ca y est, je pers

la boule !

L'oscillation des neutrinos :

KAMLAND :

étudier l'oscillation des neutrinosélectroniquesdes centralesnucléaires pourrésoudre le mystèredes neutrinos solaires

Aux antipodes,y z'ont des

antineutrinos ???

L'oscillation des neutrinos :

P() ~ sin2( m2 * L/E )

différence de masse des neutrinos

732 km !J'en peux plus !

L'oscillation des neutrinos :

… un réseau mondial de neutrinos ...

" Very Long Base Lines " ...

Tchou, tchou !

e

Conclusion : Big Bang ...Conclusion : Big Bang ...

" Au commencement, Dieu créa le ciel et la terre. " Genèse, chapître I, verset I

" … mais qu'a-t-Il bien pu faire de l'antimatière ? " ( Edmond Wells, Encyclopédie du savoir relatif et absolu )

Heu …Etrennes

ou anti-étrennes?

e

… et Apocalypse.… et Apocalypse.

" Je suis l'Alpha et l'Oméga, le Premier et le Dernier, le Principe et la Fin. " Apocalypse, chapître XXII, verset XIII

" Notre Univers est en expansion, euh non, en contraction …

Flûte ! J'en sais rien, moi ! " ( Edmond Wells, Encyclopédie

du savoir relatif et absolu )

Allez… Bonne annéequand même !

e

Un grand merci,Un grand merci,

- à Dieu, pour le monde qu'Il a créé,

- à Bernard Werber, pour Edmond Wells qu'il a créé,

- à Gotlib, pour les dessins qu'il a créés,

- à Didier Verkindt, pour le site qu'il a créé, ( http://wwwlapp.in2p3.fr/neutrinos/neut.html )

- à Yves Déclais et Stavros Katsanevas, pour les idées et photos que je leur ai empruntées ...